本征型自修复高分子材料的研究进展

本文首先回顾了外援型自修复与本征型自修复两种自修复高分子材料的研究现状,并分析了两种自修复方式的优缺点。然后,重点介绍了可逆共价键型自修复材料和可逆非共价键型自修复材料两种本征型自修复高分子材料的自修复机理及其最新研究进展。可逆共价键型自修复主要通过可逆C-NO键、Diels-Alder反应、可逆酰腙键、可逆双硫键这四种修复机理来达到自修复目的。可逆非共价键型自修复主要依靠氢键作用、疏水作用、金属配体相互作用、离子相互作用和大分子扩散作用这五种修复机理进行自修复。本文对这九种修复机理进行了阐述,并对近年来国内外最新的研究成果进行了较为具体的分析。最后,指出了目前本征型自修复高分子材料研究存在的一些问题,并对自修复高分子材料的未来进行了展望。     

基于可逆共价键的自修复聚合物材料研究进展

自修复聚合物材料是一种具有自修复能力的聚合物智能材料,近年来已成为国内外的研究热点。在聚合物基体中引入可逆共价键,在外界条件刺激下,聚合物可快速、高效自修复,这有助于延长聚合物材料的使用寿命。能形成可逆共价键的反应主要包括可逆开环加成反应、交换反应和稳定自由基重组反应等。文中以不同类型的可逆反应为线索,从可逆共价键的类型、修复条件、修复效率等方面综述了近年来基于可逆共价键的自修复聚合物材料的研究进展,比较了不同可逆共价键形成聚合物的优缺点,并展望了其未来的发展方向。     

热可逆自修复聚氨酯及其复合材料的研究进展

随着现代工业发展对材料性能的要求不断地提高，聚氨酯也正朝着智能化、功能化等方向发展，其中赋予聚氨酯材料自修复功能是推进其智能化方向的一个重要课题之一。目前自修复聚氨酯材料研究已取得一系列卓有成效的研究成果，其中在聚氨酯材料分子链主链引入热可逆Diels-Alder(DA)共价键以及在传统聚氨酯材料中引入纳米碳材料(如碳纳米管、石墨烯)成为研究热点。然而，目前热可逆DA反应的自修复聚氨酯还存在力学性能稍差、修复效率不高且修复效率随修复次数的增加迅速下降等问题，以及纳米碳材料需经改性才能引入等复杂工艺过程。从光可逆共价键修复体系和热可逆共价键修复体系两个方面简述本征型自修复体系，再从热可逆DA自修复聚氨酯体系和热可逆DA自修复聚氨酯复合材料体系两个方面综述国内外研究进展。     

自修复弹性体的研究进展EI北大核心CSCD

高分子弹性体应用于工程领域中,由于其长期受到静态或动态拉伸、挤压、剪切、扭转等机械作用,使得弹性体内部容易产生微裂纹,这些裂纹不断增长和扩大后,将导致弹性体失效甚至完全破坏。采用自修复技术是减少弹性体等高分子材料早期破坏,提高弹性体寿命的有效方法。近年来,高分子材料的自修复研究由复合材料延伸到弹性体,文中主要综述了基于超分子的自修复弹性体、基于微胶囊的自修复弹性体及其它自修复弹性体的结构、性能、自修复机理和修复效率等。     

热可逆自修复聚合物研究进展

自修复聚合物是一类可利用自身结构内部的可逆反应或者大分子扩散来完成对微裂纹自修复的物质。在众多的自修复方式中，热刺激是最快捷和应用最多、最广的方式。针对目前火药的加工条件，结合近年来自修复聚合物的研究状况，对60 ℃以下通过热刺激响应实现自修复，且具有一定力学强度的聚合物黏结剂材料进行综述。自修复聚合物主要分为动态共价键自修复和基于非共价键的超分子自修复，分别对其自修复机理、制备方法和目前的研究进展进行了阐述，为其在含能材料中的应用提供参考。     

二维高分子合成新进展

介绍了利用配位、自组装和共价键作用合成二维高分子的研究新进展.配位二维高分子采用多齿有机配体和金属离子通过配位作用合成;自组装二维高分子利用氢键、静电、范德华力等非共价作用把分子亚单元组装成二维超分子结构;共价二维高分子采用可逆的共价键合作用,在热力学重组状况下产生二维结构.配位二维高分子和自组装二维高分子的合成路线复杂,骨架稳定性、反应的可靠性和重复性较难保证;而共价二维高分子骨架稳定,易实现多尺度的拓扑结构和孔隙结构.     

聚合物基复合材料自修复的研究进展

复合材料的自修复功能已成为智能材料研究的重点之一。自修复主要包括外援型自修复和本征型自修复,外援型自修复种类主要包括微胶囊型、中空纤维型以及微脉管型自修复;本征型自修复主要包括可逆共价键和可逆非共价键自修复。系统地阐述了这几种典型自修复方法的研究进展及其优势和不足,展望了自修复复合材料的发展及应用前景。     

基于动态可逆非共价体系的自愈合水凝胶构建方法研究进展

材料的完整性是保证其呈现应有性能的前提,任何破损或缺陷都可能导致材料性能不能满足使用需求。在众多材料中,用作药物缓释载体、组织工程支架和功能器件涂层的水凝胶因其特殊的应用环境而对自我修复性能需求迫切。自愈合水凝胶在受到外界破坏后能自我修复以维持初始性能,保证了使用过程中材料的安全性和可靠性。因此,具有自愈合性能的新型功能材料是目前重要的研究方向。基于高分子链之间相互作用力形成的自愈合水凝胶分为两类:(1)通过动态共价键形成的水凝胶,包括双硫键、Diels-Alder环加成反应、亚胺键/席夫碱作用等;(2)通过范德华力或氢键等非共价键作用,即物理交联形成的水凝胶,包括氢键作用、主体-客体之间力的作用、聚阴阳离子间的相互作用、金属配体的相互作用、疏水缔合等。由于共价键的稳定性,大多数共价键交联所形成的水凝胶稳定存在并表现出良好的力学性能。然而,这些水凝胶存在对外界刺激反应性低、制造之后不能被重塑、受到破坏之后不能自我修复等局限性,因此发展基于动态共价键或物理交联的自愈合水凝胶已成趋势。自愈合水凝胶不仅具有水凝胶独特的溶胀性能、极高的含水量、良好的生物组织相似性,而且具有自我修复断层的能力,可用于组织工程、伤口敷料、药物缓释、生物传感等生物医学研究领域,可有效延长材料的使用寿命,具有极好的应用前景。本文介绍了近年来基于动态可逆非共价体系构建自愈合水凝胶的研究进展,按照不同的愈合机理对自愈合水凝胶进行分类,分别讨论了基于氢键、可逆金属配位作用、疏水缔合以及多种作用力相结合等作用机理构建自愈合水凝胶的方法和应用进展,分析了基于动态可逆非共价构建自愈合水凝胶可能面临的问题,并对其发展前景进行了展望,以期指导此类水凝胶的设计、制备与应用。     

光引发自修复聚合物材料研究进展EI北大核心CSCD

综述了近几年来光引发自修复聚合物材料的研究进展。根据自修复机理的不同,光引发自修复方法可分为基于光交联反应的自修复、光置换反应自修复和光致超分子反应自修复。文中重点论述这3种自修复方法中涉及的材料的设计、光引发机制和自修复机理,并对光引发自修复聚合物材料的发展前景进行了展望。     

自修复聚合物的制备与应用研究进展

聚合物暴露于外部环境(光照、紫外线、热)之中会受到破坏,降低材料的性能以及使用寿命。自修复是人们模仿生物体损伤愈合的概念,解决材料损伤、延长材料使用寿命的新方法。针对近年来自修复聚合物材料的研究情况,文中根据自修复机理将其分为共价键自修复材料、超分子自修复材料两类,分别阐述了它们的化学原理与制备方法。在此基础上,对自修复性质的多样性,如形状自修复、导电性自修复、疏水性自修复、顺磁性自修复等应用性质进行综述。最后,展望了自修复聚合物材料的发展方向,指出纳米粒子、石墨烯等新颖的自修复方法已经崭露头角,有望从材料的堆积结构层次上完善并提高聚合物的自修复性能。     

Self-Healing Polymers Based on Coordination Bonds

Self-healing ability is an important survival feature in nature, with which living beings can spontaneously repair damage when wounded. Inspired by nature, people have designed and synthesized many self-healing materials by encapsulating healing agents or incorporating reversible covalent bonds or noncovalent interactions into a polymer matrix. Among the noncovalent interactions, the coordination bond is demonstrated to be effective for constructing highly efficient self-healing polymers. Moreover, with the presence of functional metal ions or ligands and dynamic metal–ligand bonds, self-healing polymers can show various functions such as dielectrics, luminescence, magnetism, catalysis, stimuli-responsiveness, and shape-memory behavior. Herein, the recent developments and achievements made in the field of self-healing polymers based on coordination bonds are presented. The advantages of coordination bonds in constructing self-healing polymers are highlighted, the various metal–ligand bonds being utilized in self-healing polymers are summarized, and examples of functional self-healing polymers originating from metal–ligand interactions are given. Finally, a perspective is included addressing the promises and challenges for the future development of self-healing polymers based on coordination bonds.     

基于氢键作用的超分子弹性体材料的研究进展

超分子弹性体是指在分子(包括小分子和大分子)间通过氢键、离子键、配位键等非共价键结合的,在常温下具有与传统弹性体材料类似高弹性和流变特性的一类新型材料,同时由于其特殊的分子键作用方式,超分子弹性体还具有与传统弹性体不同的特性,如可逆热塑性、自修补性、热敏性和良好的加工性等。文中综述了近年来国内外在氢键型超分子弹性体的合成、制备与表征等方面的研究进展,并指出其发展趋势。     

聚合物基自修复材料研究进展

聚合物基自修复材料是以聚合物为基体的,在受外界作用后能做出自我诊断,并对裂纹或损伤能进行一定程度修复的复合材料。本文介绍了聚合物基自修复复合材料的体系构成及分类,介绍各类修复体系的研究进展并分析比较其优劣,从中指出现有研究的不足及发展趋势。     

微胶囊型自愈合聚合物基复合材料研究进展

自愈合材料是一种可以模仿生物体自行愈合的新型智能材料,具有广泛的应用前景。微胶囊型自愈合聚合物基复合材料是近年来复合材料自愈合方法领域内的研究热点之一。本文对目前聚合物基复合材料自愈合方法进行了综述,着重介绍了微胶囊型自愈合聚合物基复合材料的自愈合概念和机制、微胶囊结构及其技术发展状况,并详细介绍了微胶囊的芯材、壁材、自愈合基体材料及微胶囊临界应力等因素对复合材料自愈合性能的影响,以及自愈合效率的评估方法。最后讨论了微胶囊型自愈合聚合物基复合材料的发展趋势和面临挑战。     

自修复聚合物在电化学储能领域的研究进展

自修复聚合物材料能够自行修复在加工和使用过程中产生的微观或者宏观损伤,从而解决材料内部微裂纹难以检测和修复的问题,保持其结构和功能的完整性。将自修复聚合物应用于电化学储能器件中,可有效提升器件的安全可靠性和使用寿命,成为近年来的研究热点之一。本文概括介绍了外援型和本征型自修复聚合物材料的修复机理,着重总结了不需要修复剂、且可实现多次可逆修复的本征型自修复聚合物应用于电化学储能领域的研究进展,以储能器件的电极、电解质以及界面为出发点,综述了自修复功能聚合物分别作为高比能电极黏结剂、界面修饰层、可自修复电解质的研究进展,阐述了自修复机理及其对储能器件电化学性能的影响规律,探讨了自修复聚合物材料在储能领域未来的发展方向。     

A dual-functional polymeric system combining shape memory with self-healing properties

With the aim of seeking a convenient way for integrating functional materials, a polymeric system, presenting both self-healing property and shape memory behavior, was proposed and constructed based on epoxy based shape memory polymer (ESMP) and poly (ε-caprolactone) (PCL). The synthesis principle of PCL–ESMP composite was based on phase separation phenomenon between the two ingredients. Such phase separated PCL–ESMP composite reserved melting transition of PCL and glassy transition of ESMP, respectively, which was the crucial mechanism for achieving self-healing performance and shape memory behavior. A bending-recovery experiment demonstrated that PCL–ESMP composite possessed excellent thermal-induced dual-shape memory effect. Meanwhile, single edge notched bend testing revealed that such composite exhibited desirable self-healing performance as well. This article introduced a simple contrivable concept and exhibited some experimental results of the PCL–ESMP dual-functional composite system. The promising applications are expected to more widely, such as functional composite matrix and intelligent structures.     

自修复复合材料研究进展

具有自诊断、自修复功能的智能复合材料已成为新材料领域研究的重点之一.本文从陶瓷混凝土基复合材料、聚合物基复合材料和金属基复合材料三方面简要介绍了具有自修复能力的智能材料的概念、制备原理和模型.对近年来该领域的最新研究进展进行了评述,并总结了具有机敏性自愈合能力的材料的组成要素.